CZ200943A3 - Filtracní trubka - Google Patents

Abstract

Filtracní trubka obsahuje tri, ve smeru podélné osy (L) filtracní trubky za sebou usporádané cásti (10, 26, 12). První koncová cást (10) obsahuje spojkový prvek (18) k bezprostrednímu spojení s následující filtracní trubkou nebo studnicní trubkou. Filtracní cást (26) obsahuje alespon jeden filtracní díl (25), který má schopnost propouštet vodu v radiálním smeru filtracní trubky. Druhá koncová cást (12) obsahuje spojkový prvek (18) k bezprostrednímu spojení s následující filtracní trubkou nebo studnicní trubkou.

Description

Filtrační trubka

Vynález se týká filtrační trubky, zvláště k odvodňování vodu obsahující zeminy resp. vrstev zeminy. ^{J y}

Dosavadní stav techniky

I tracni trubky jsou obvykle děrované nebo drážkami opatřené trubky z plastu nebo oceli. Konce trubek na sebe navazujících trubek se ksobě například seéroubovavajl přes odpovídající závity. Ukládají se pak do studní v odpovídajících vrtech, aby odvodňovaly sousedící zeminu resp. vrstvy zeminy. Jednotlivé Waíní hubky mohou byt montovány i od sestavy obvyklých studniěních trubek nebo dovnitř bé něho potrubí, např. pro drenáže nebo odvodňováni tunelů. Analogické použiti se nabízí i pro kalová Čerpadla.

smíJerv ⁸'~ se sm cha šter sepoxydovou pryskyřicí _{a toto} „ _{nanese po} vody přes trubku drážek h ^°^m 'θ' ^{Ζβ t6dy Zrni,}°^St' ^Se ™^{si hodit} drážek filtračních trubek stejně tak jako k obklopujícímu materiálu zeminy

Filtrační trubky se používají také pří dolování hnědého uhlí. Důlní naleziště na

Nernecka mají např. obsah vody až 50 %, takže se musí odčerpávat velké často M « Γ *^ěŽba· ^K °^dV°^{dň0Uáni ρον}« « se často kolem těchto oblast! provede celá řada studniěních vrtů. Do studničních vrtů s® zabudovávají studniční trubky s filtračními trubkami a to bud jako stojící nebo jako zavesené. Zvláště trubky, které se musejí montovat jako zavěšené, musí snášet Poměrně veiké tahové zatížení, což u výše zmiňovaná závitová spojení často moznuji. Kromě toho se musejí často vrtat velmi hluboké studny a pak je potřeba spolu spojit velké množství trubek. Toto zvyšuje problém nedostatečné pevnosti v tahu pro jednotlivých trubek.

studni ^trUbkU' * ^{pra p0Užiti p} ^bě tudm, tedy k odvodňováni zeminy nebo vrstev zeminy, například u povrchových ·· · · ··»· : :. : : : ·: :

♦ * ·· ·· ···· ·· dolů na hnědé uhlí nebo při stavbě tunelů, která by se dala snadno položit, umožňovala by velkou vodopropustnost a měla by vysokou pevnost v tahu.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje do značné míry filtrační trubka výše uvedeného typu, jejíž podstata spočívá v tom, že obsahuje tři, ve směru podélné osy filtrační trubky za sebou uspořádané části a to první koncovou část se spojkovým prvkem k bezprostřednímu spojení s následující filtrační trubkou nebo studniční trubkou, dále z filtračního úseku s alespoň jedním filtračním dílem, který má schopnost propouštět vodu v radiálním směru filtrační trubky a z druhého koncové části se spojkovým prvkem k bezprostřednímu spojeni s následující filtrační trubkou nebo studniční trubkou.

Koncové úseky filtrační trubky umožňují přes spojkový díl napojení další trubky. Mezi koncovými úseky probíhající filtrační úsek slouží k odvodňování.

Koncové úseky , které jsou obvykle vodopropustné se dají vyrobit z materiálu s vysokou pevností vtahu. Podle vynálezu se navrhuje skelnými vlákny zpevněný plast, zvláště duroplastická umělá hmota ze skupiny: polyuretan s podílem 5 až 50 (5-15-, 30-50) hmotnostních procent skelných vláken s délkou 5 až 75 (25-50) mm a se středním průměrem (dso) od 8 do 20 (10-14) pm. V závorkách jsou uvedeny možné alternativní mezní hodnoty.

Aby se vytvořila filtrační trubky s vysokou pevností v tahu je výhodné, když v oblasti filtračního úseku probíhá vícero paralelně k podélné ose filtrační trubky uspořádaných tyčovitých prvků s pevností v tahu vyšší než 50 MPa (např: větší než 100 MPa nebo 250 MPa s horní hranicí kolem 300 Mpa nebo 280 MPa, mezi nimiž probíhají vodopropustné filtrační díly. Tyto filtrační díly musejí být vytvořeny tak, aby snášely tlak na vyboulení, který vzniká v důsledku sacího výkonu ve studni instalovaného čerpadla a musí mít odpovídající pevnost. Odolnost proti tahovému napětí zajišťují především tyto tyčovité prvky.

Obecně lze říci, že tyto tyče vytvářejí v oblasti filtračních úseků klečovou strukturu pro filtrační trubku.

Aby se zajistila rovnoměrnost nosného zatížení filtrační trubky a k zajištěni stejnoměrného mechanického rozděleni zátěže mohou být tyčovité prvky uspořádány rotačně symetricky vůči podélné ose filtrační trubky.

• · · · · · · · * ·

3: :, : ·: : .· ·; : ··:

• · · · · ♦ *· ·· * · * ·

Také se nabízí možnost, že i když trubka zůstane v zásadě válcová, jednotlivé filtrační díly mohou být provedeny jako vypouklé. Každý filtrační díl má potom tvar válcového segmentu. Filtrační díl může být prohnut radiálně směrem ven a přesahovat tyčovité prvky. Může z to být provedeno ale i v jednolité ploše, kdy budou tyčovité prvky překryty.

Je však rovněž možné vytvořit filtrační díly jako tenké prvky mezi tyčovitými prvky.

Mezi tyčovitými prvky uspořádané filtrační díly mohou být rovněž uspořádány rotačně symetricky k podélné ose filtrační trubky. Zvláště ve tvaru pásů, které probíhají paralelně vůči podélné ose filtrační trubky.

Filtrační díly mezi tyčovitými prvky mohou být provedeny jako identické. Ale v rámci rozsahu vynálezu si lze představit, že by mohly být jednotlivé filtrační díly provedeny jako rozdílné. V některých případech může být výhodné, když budou díly jiné, například s různou porozitou s různě velkými kanálky respektive kapilárami pro průchod vody. Tam lze vzít y.úvahu specifické půdní podmínky, kdy je nutno odvodnit jako jemnozrnná hlinitá půda stejně tak jako jiný hrubozrný materiál.

Tyčovité prvky jsou podle výhodného provedení pevně ukotveny v koncových úsecích filtrační trubky, a koncové úseky plynule navazují v podélném směru filtrační trubky na tyčovité prvky, . Například mohou být tyčovité prvky nalepeny. Vhodnými lepidly jsou epoxydová lepidla či methyl-akrylové lepidlo. Je rovněž možné vzít trubku a vyrobit podélné otvory s přepážkami a tak dosáhnou jednolitého základního tvaru a spojení tyčovitých prvků a koncových částí.

Zpravidla sestává filtrační trubka ze tří částí, dvou koncových částí a filtračního úseku. V takovém případě mohou tyčovité prvky být bezprostředně upevněny na koncové části filtrační trubky.

Nadto mohou být tyčovité prvky spojeny s odpovídajícími úseky filtrační trubky různými způsoby, například slepeny nebo svařeny. Je také možné upevnění přes čepy, kotvy, svorky a podobně.

V provedení podle vynálezu se předpokládá, že sousedící zóny koncových částí vytvořit s axiálně probíhajícími, v axiálním směru otevřenými drážkami, do kterých se vloží konce tyčovitých prvků a ukotví se tam, jak je to popsáno výše. Toto provedení je znázorněno i na obrázcích. Tyčovité prvky mohou být tvarově přesně napojeny na koncové části V tomto případě je vnější průměr filtrační trubky v oblasti koncových částí stejný jako je vnější průměr filtrační trubky ve filtračním úseku.

Tyčovité prvky však mohou radiálně přesahovat nebo být zapuštěny dovnitř,

Tyčovité prvky, které mají vykazovat v celkovém uspořádáni odpovídající pevnost v tahu jsou vytvořeny například z duroplastické umělé hmoty, zesílené vlákny, zvláště skelnými vlákny a plastová hmota je ze skupiny nenasycený polyester, epoxyd, vinylester. Lze použít i termoplastické materiály jako polyetylén, polypropylen či polyamid. Mohou být vyrobeny ze stejného materiálu jako koncové části.

Filtrační díly mezi tyčovými prvky mohou se stávat ze zrnitého násypu, pncemz sousedící zrna násypu jsou vzájemně spojeny lepidlem s ohledem na předem definovanou vodopropustnost.

Filtrační díl mezi tyčovými prvky může v radiálním směru mít tloušťku, která odpovídá tloušťce tyčovitých prvků, díl ale může být prohnut radiálně směrem ven a přesahovat tyčovité prvky nebo být zapuštěny vůči nim dovnitř.

Násyp může sestávat ze skupiny jako je křemen, křemenná drť, CaCO₃, dolomit, žula, tvrzené sklo nebo tvrzená hlína. Násyp může mít zrnitost mezi 1 a iO mm. Nebo 1 až 7 mm. Jiná možná zrnitost je mezi 2 až 5 mm, například mezi 3 až 5 mm.

Zrna násypu jsou slepeny například umělou pryskyřici, jako je epoxydová pryskyřice nebo jiná duroplastické pryskyřice. Podíl lepidla je volen tak, aby nebyla narušena požadovaná vodopropustnost, Proto se považuje za výhodné pouze zesíťování zrnových ploch, aby struktura mezi.zrny zůstala zachována s otevřenými póry.

Obecně má filtrační díl otevřenou porozitu mezi 10 a 70 procenty objemovými, např. mezi 20 až 50 nebo mezi 25 až 40 % objemovými.

K určeni otevřené porozity se může provést následující jednoduchý test: Zjistí se geometrie zkušebního tělesa, např. hranolovitého nebo kostkového a objem V1 zkoušeného tělesa je takto určen. Tento objem V1 se nesrovná s poměrem objemu V2, který zkoušené těleso vytlačí při kompletním potopení do vody při atmosférickém tlaku. Otevřená porozita se potom rovná (V1-V2). 100Λ/1.

Mechanické vlastnosti filtračního dílu mohou být definovány ohybovým testem podle ISO 178. Odpovídající hodnoty by měly být 2 až 10 MPa, přičemž se dosahuje často hodnoty 3 až 6 MPa.

V následujícím textu bude popsán možný způsob výroby filtrační trubky podle vynálezu:

í :. : : : ·: : ··:

«φ φφ ·· ···· φφ ·«

Vyhází se ze známého plastu zesíleného skelnými vlákny např. ze spisu EP 360758 nebo CH-684326 a tato trubka se nejprve rozřeže na segmenty.

U každého segmentu se konec opatří zářezy, které mají volné ukončení. Tyto zářezy mohou být např. vyřezány pilou. Ve výhodném provedení jsou zářezy rozděleny pravidelně rotačně symetricky podél obvodu trubkového segmentu.

Dva takto připravené trubkové segmenty se ve vzdálenosti od sebe usadí na trn a o tak, že jsou vypilované zářezy proti sobě a to ve vzájemném odstupu.

Potom se vezmou tyčovité prvky , které mohou sestávat ze stejného materiálu jako jsou trubkové segmenty, a svými koncovým úseky se usadí do příslušných zářezů tak že tyčovité prvky probíhají paralelně kosám trubkových segmentů. Tyčovité prvky se ukotví v zářezech pomocí lepidla na epoxydové bázi nebo polyisocyanátem či akrylátem. Tyčovité prvky mohou sestávat z pultrudovaných a skelnými vlákny zesílených profilů např. z epoxydové pryskyřice.

Tímto způsobem vznikne válcová klec s tyčovými prvky, které ve vzájemném odstupu vytvářejí domnělou válcovou plochu:

Tento polotovar se nasadí na válcové jádro, přičemž vnější průměr jádra odpovídá vnitřnímu průměru polotovaru. Jinými slovy: vnitřní plochy trubkových segmentů a tyčovitých prvků dosednou v zásadě na vnější plochu jádra. Poté se založí polotovar s jádrem do ohřivatelného nástroje. Nástroj má také v zásadě válcový tvar , přičemž vnitřní poloměr je dvourozměrový. Na spodním uzavřeném konci nástroje odpovídá vnitřní průměr vnějšímu průměru polotovaru. Tento spodní úsek slouží k usazení koncové části polotovaru. Nad ním je průměr o něco větší, takže mezi polotovarem a vnitrní stěnou nástroje s větším vnitřním průměrem vznikne prostor. Tento prstencovitý válcový prostor se vyplní směsí násypu a epoxydové pryskyřice, a to v oblasti mezi dvěma koncovými úseky klece a tím vznikne dílec, který bude později tvořit stěnu filtrační trubky respektive se bud jednat o filtrační díly. Takže směs násypu a vytvrdítelné duroplastické pryskyřice vyplňuje prostor mezi tyčovitými prvky. Je možné vytvořit vnitřní průměr nástroje o něco větší než je vnější průměr tyčovitých prvků a násyp s pryskyřicí pak může tyto tyčovité prvky zvnějšku obalit.

Poté se nástroj zahřeje aby se pryskyřice vytvrdila a tím se vytvrdily i filtrační díly, • · * ·« · * * « «

6: :. : : : ·: : ··:

·· ·· ·· ···· «· »«

Filtrační trubka pak sestává ze dvou vodopropustných koncových částí a mezi nimi probíhajících filtrační části, která sestává z tyčovitých prvků a mezi nimi uspořádaných filtračních dílů z vrstvy násypu a pryskyřice, přičemž zrna násypu jsou částečné propojeny pryskyřici a zvolená zrnitost a množství použití epoxydové pryskyřice jsou takové, aby se dosáhlo požadované míry vodopropustnosti, tedy otevřené porozity.

V poslední operaci se v oblasti koncových částí vytvoří obvodová drážka, která přestavuje spojovací prvek j se sousední filtrační trubkou při sestavováni sestavy. Tato drážka již muže být vyrobena předem.

U jedné z výrobních variant se pres filtrační klec tvořenou zmíněnými tyčovitými prvky přetáhnou filtrační objímky a ty se pak zafixují.

Za účelem spojení dvou trubek dohromady se použije manžeta která z vnitřní plochy opatřena prohlubněmi korespondujícími s obvodovými drážkami na koncových částech, které alespoň n jednom místě probíhají pře stěnu směrem ven. Přes takto vzniklý otvor, jehož průřez odpovídá součtu průřezů korespondujících obvodových drážek koncových částí filtrační trubky a manžety se může přivést spojkový prvek, např. ohebná tyč z kovu nebo plastu, struna nebo řetěz. Tyto spojovací prvky pak leží částečně v obvodové drážce filtrační trubky a částečně v obvodové drážce na manžetě a ona prvky spojují těsně k sobě.

Výhoda spojovací techniky tkví v tom, že spojení je pevné v tahu a spojení lze odejmout a znovu nasadit.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále přiblížen pomocí výkresů, na kterých obr.1 představuje polotovar k výrobě filtrační trubky podle vynálezu a obr.2 představuje nanášení filtrovací vrstvy na polotovar z obr.1,

Přiklad provedení vynálezu

Na obr.1 představený polotovar sestává z první koncové části 10 z plastu vyztuženého skelnými vlákny, z druhé koncové části 12 ze stejného materiálu a tyčovitých prvků 14, které spojuji koncové části 10 a 12. Za tímto účelem jsou tyčovité prvky 14 pevně ukotveny v odpovídajících zářezech 16 v koncových částech • · · · · « *· « ·

7: :. : ·: : .· *:: ··:

• · «4 ·· ··· · »·»· a 12, v tomto případě přilepením. Koncové části 10 a 12 mají podélnou osu L. Prvky 14 probíhají paralelné s touto podélnou osou L.

Tyčovité prvky 14 jsou také z plastu zesíleného skelnými vlákny, stejně jako koncové části. Všechny díly mají pevnost v tahu asi 200 MPa, podle normy ISO 527.

Každá koncová část 10 a ^2 má s odstupem od volného konce kruhovou drážku 18, která představuje spojkový díl.

Na obr.2 je vidět nástroj 20, který má v zásadě válcový tvar. Z vnitřní strany je válcovité vybrání ve dvou průměrech. Ve spodní části 20u má vybrání menší průměr než v hodní části 20o.

Vnitřní průměr spodní části 20u odpovídá vnějšímu průměru koncové části 10 nebo 12 polotovaru z obr.1, takže tyto koncové části lze nasadit do odpovídající spodní části 20u vybrání.

V poloze zobrazené na obr.2 odpovídá výška spodní části 20u axiální délce koncové části 10 resp. 12. Jinými slovy, rozšířená horní část 20o zaujímá oblast polotovaru znázorněného na obr.1, a vyznačeného výhradně tyčovitými dílci 14.

Směrem nahoru vystupuje polotovar z obr.1 z nástroje svou druhou koncovou částí 12.

Do polotovaru je usazeno válcovité vyjímatelné, jádro 22, které doléhá na vnitřní stranu tyčovitých prvků 14 respektive i na vnitřní stěny koncových částí 10 a 12.

Mezi polotovarem a vnitřní stěnou 20i horní části 20o nástroje 20 vytvořený prostor 24 se vyplní zrnitým zásadovým materiálem na bázi zrnitého křemene, přičemž násyp se nasype do prostoru 24 po homogenním smíchání s 6% hmotnostními epoxydové pryskyřice, přičemž se vyplní nejenom prostor mezi tyčovitými prvky 14 ale i prostor 24. Takto se prostor vyplní jen v místech, ve kterých probíhají tyčovité prvky 14, ale tedy ne v oblasti zářezů 16.

Nakonec se nástroj 20 zahřeje, aby se epoxydová pryskyřice vytvrdila. Poté se zhotovená filtrační trubka , sestávající z obou koncových částí 10 a 12, z tyčovitých prvků 14, stejně jako z filtrační versty vytvořené z násypu vyjmou z nástroje.

Násypem vytvořený usek filtrační trubky představuje filtrační díl 25, který je spolu s tyčovitými prvky 14 tvoří jednolitý filtrační úsek 26, který je vytvořen s definovanou porozitou odpovídající zrnitosti násypu a množství použité epoxydové pryskyřice, tedy s propustností vody,aby mohla zvnějšku do filtračního dílu 25 prostupovat voda.

• · · · · · ····

8: :. : ·: : .· ·: : ··:

·· ·· ·· ···· »· ·

V rámci studny se zavěsí jedna nebo více filtračních trubek podle vynálezu tam, kde se nachází vodu vedoucí vrstvy zeminy. Jak je zmíněno v dřívějším popise, za účelem sestaveni soustavy se spojuje vícero takových tyčí pevně k sobě.

Popsané filtrační prvky se analogicky nasadit i do kalových čerpadel.

Claims (15)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Filtrační trubka, zvláště k odvodňování, kdy filtrační trubka obsahuje tri, ve směru podélné osy (L) filtrační roubky za sebou uspořádané části (10,26,12) a to první koncovou část (10) se spojkovým prvkem (18) k bezprostřednímu spojeni s následující filtrační trubkou nebo studniční trubkou, dále z filtračního úseku (26) s alespoň jedním filtračním dílem (25), který má schopnost propouštět vodu v radiálním směru filtrační trubky a z druhého koncové části (12) se spojkovým prvkem (18) k bezprostřednímu spojeni s následující filtrační trubkou nebo studniční trubkou.

2. Filtrační trubka podle nároku 1, kdy je alespoň jedna koncová část (10,12) vodopropustná.

3. Filtrační trubka podle nároku 1, kdy v oblasti filtračního úseku (26) probíhá vícero paralelně k podélné ose filtrační trubky uspořádaných tyčovitých prvků (14) s pevností v tahu vyšší než 20 MPa, mezi nimiž probíhají vodopropustné filtrační díly (25).

4. Filtrační trubka podle nároku 3, kdy jsou filtrační díly (25) uspořádány rotačně symetricky k podélné ose filtrační trubky.

5, Filtrační trubka podle nároku 3, kdy jsou filtrační díly (25) uspořádány jako paralelní pásy k podélné ose filtrační trubky.

6. Filtrační trubka podle nároku 3, kdy jsou tyčovité prvky (14) natěsno usazeny v oblasti koncových částí (10 a 12) filtrační trubky, které navazují v podélném směru (L) filtrační trubky na tyčovité prvky (14).

7. Filtrační trubka podle nároku 3, kdy jsou tyčovité prvky (14) spojeny s koncovými částmi (10,12) filtrační trubky, které navazují v podélném směru filtrační trubky na tyčovité prvky (14).

8. Filtrační trubka podle nároku 1, kdy tyčovité prvky (14) sestávají z pultrudovanýoh a skelnými vlákny zesílených profilů z epoxydové pryskyřice.

9. Filtrační trubka podle nároku 1, kdy alespoň jeden filtrační zrnitého násypu, přičemž sousedící zrna násypu jsou vzájemné na předem definovanou vodopropustnost.

díl (25) sestává ze spojeny s ohledem

10. Filtrační trubka podle nároku 8, kdy násyp sestává ze skupiny jako je křemen, křemenná drť, CaCO₃, dolomit, žula, tvrzené sklo.

11. Filtrační trubka podle nároku 8, kdy má násyp zrnitost mezi 1 a 10 mm.

12. Filtrační trubka podle nároku 8, kdy jsou zrna násypu slepeny umělou pryskyncí.

13. Filtrační trubka podle nároku 1, kdy má filtrační díl (25) otevřenou porozítu mezi 10 a 70 procenty objemovými.

14. Filtrační trubka podle nároku 1, kdy alespoň jedna koncová část (10,12) sestává z plastu s obsahem skelných vláken.

15. Filtrační trubka podle nároku 1, kdy je spojkový prvek (18) na alespoň jedné koncové části (10,12) opatřen po obvodu probíhající kruhovou dráhou.